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古老的软躯体化石

2020-04-10 作者:

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没有坚硬的骨头,也要留在地层里

地层中的化石记录是一个“有偏见的人口普查者”,它非常偏向于那些有坚硬骨骼的生物,但是仍然有一些软体生物抗拒并进入化石记录,为地质历史留下了一个名字。

恐龙化石

说到化石,我相信每个人都会自然而然地想到博物馆里陈列的高大恐龙骨骼、奇怪的三叶虫、角状珊瑚和坚硬如石的贝壳。

这些是古代动物骨骼或外壳石化的产物。动物坚硬的部分,如外壳、骨头、牙齿等。,主要由矿物组成,相对容易形成化石。

然而,动物的软体大多被氧化、水解和酶促丢失。非矿物生物结构通常被分解得无影无踪,难以作为化石保存。为了保留化石记录,需要特殊的埋葬条件。

保存软体化石的具体环境条件可能各不相同,但它们都有一个共同点:活的有机体或尸体必须迅速掩埋,在软体腐烂前与腐烂的微生物隔离,迅速矿化,并记录在岩层中。

琥珀中保存的昆虫和冻土中的猛犸象是典型的例子。

蚂蚁琥珀

科学家通常把地球的地层比作一本记录地球发展史的巨著。化石是这本书里的词汇,它记录了地球发展的各个时期的生物及其生存和发展。

研究化石的科学是古生物学。古生物学的基本目标和任务是研究地球发展史上的生物特征和发展规律。

经过近200年的研究,人类已经获得了数以亿计的生物硬件化石标本。通过这些标本,我们逐渐展示了寒武纪以来生物进化的一般面貌。

然而,由于缺乏直接的化石证据,许多生物种类的起源和进化仍然不确定,这也是人类试图探索的秘密之一。

蜻蜓化石

据估计,地质历史时期有10亿多种生物,而人类只发现了13万种,仅是历史时期可能存在的物种的1/10000。

发现的这些生物化石大多是生物硬件,而拥有最多信息内容的软件部分已经消失。

因此,有远见的古生物学家专注于寻找软体化石。虽然这种化石很少,但它们能提供全面可靠的生物信息,在生物分类学和系统进化研究中发挥重要作用。

软体化石还能全面、准确地展示生物与环境之间的关系、生物与生物之间的各种共生依赖关系、摄食对抗等。

因此,人们把具有精美软体的化石群称为古生物学的宝库,探索生物软体化石库并进行深入研究已成为当代古生物学的一个重要热点。

水母化石

科学观察窗口-化石库

寒武纪大爆发,生命和智力的起源被列为“六大自然科学问题”。为了解开寒武纪大爆发之谜,除了基于理论的科学猜想之外,更有必要找到合适的科学观察窗口——化石库,以便找到可靠的化石证据。

目前,世界上发现了几十个软体化石库。对古生物学家来说,破译寒武纪大爆发和动物物种起源的最完美的研究对象是伯吉斯页岩化石库。

伯吉斯页岩化石银行

伯吉斯页岩化石库于1909年首次在加拿大落基山脉的中寒武世伯吉斯页岩中被发现,因此得名。

化石银行长期以来一直是古生物学和进化生物学的“领导者”。在过去的100年里,在世界各地已经发现了50多个这样的化石库。然而,从化石保存的质量和化石物种的多样性来看,只有1984年在云南省发现的加拿大的伯吉斯页岩化石库和中国的澄江化石库成为“理想的顶级研究目的地”。

伯吉斯页岩化石库和澄江化石库位置图

澄江动物化石银行

20世纪80年代在云南澄江发现的软体化石库是显生宙最古老的化石库,具有重要意义,被称为20世纪重大科学发现之一。

澄江化石库富含多种软体动物结构化石,包括主要体腔动物的祖先类型和体腔动物之间的过渡类型,为体腔动物的早期爆发演化提供了大量的研究信息。

自云南澄江生物群发现以来的30年间,在成千上万的化石标本中发现了280多个物种。研究成果在三大科学期刊《自然/科学/PNAS》上发表了28次,成为中国唯一的化石世界自然遗产。

澄江动物群中的抚仙湖昆虫

澄江动物群中的中国微网化石

澄江动物群中中国微网的恢复

清江动物化石银行

在2019年3月之前,当人们提到证明寒武纪大爆发存在的化石群时,会想到云南的澄江生物群和加拿大的伯吉斯页岩化石库,但未来可能会有另一个生物群:中国湖北的清江生物群。

清江生物群的特点和优势体现在以下五个方面:新属种比例最高,后生动物相对多样性最大,软体生物群数量最多,化石形态最逼真,原始有机质埋藏和保存最好。它具有不可估量的研究潜力。

清江生物群中的柠檬科化石

清江生物群中发现的新物种化石

清江生物群中发现的水母化石

对动物的系统发育、营养动态和关键进化特征的出现的研究依赖于发现更柔软的结构和更好的形态保存,例如内脏、鳃条、脊索、神经组织、心血管系统等。然而,众所周知,这些是高度不稳定的组织和器官。

然而,清江生物群中发现的软体化石奇迹般地保存了原生碳质膜形式的原始有机质,这将为开展埋藏和地球化学研究以及进一步开展深入的古环境研究提供理想的材料。

清江化石银行提供了一个无与伦比的早期寒武纪日常生活的一瞥,所有这些都没有被地质过程“修正”。

清江生物群模拟恢复图

软体化石的魅力在于,当这些生物被埋葬时,它们可能还活着。这是一个“生活的聚会场所”。

正是这些几米厚的岩石单元提供了更多关于现代生物圈起源的信息,而地质科学的任务就是挖掘出这些信息并告知人类。

生物软体化石库是自然界中的一个重要宝藏,应该得到认真的保护和进一步的研究。

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参考:张兴亮、舒德干。实验土葬科学及其研究进展[。地球科学进展,1998,13(6):51525。

姚阳。[早寒武世澄江化石库软体化石富集层研究。西北大学,2006年。

王燕。澄江化石银行[海葵。西北大学,2010年。

部分材料来自互联网,仅用于科普传播。

制作/出色的科学写作团队

写作/斯通编辑/夏

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